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CN105428148A - 一种大功率复合电气接插件及其加工工艺 - Google Patents

一种大功率复合电气接插件及其加工工艺 Download PDF

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CN105428148A CN201510809025.0A CN201510809025A CN105428148A CN 105428148 A CN105428148 A CN 105428148A CN 201510809025 A CN201510809025 A CN 201510809025A CN 105428148 A CN105428148 A CN 105428148A
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谢道金
孙强
王蓉
蒋云才
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Abstract

本发明公开了一种大功率复合电气接插件及其加工工艺，由以下重量份的原料制备而成：铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份、铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份、导热填料5～10份。本发明采用双层复合烧结技术，生产出了全新的铜钨铁复合触头材料，在传统铜基复合触头材料制备方面有重大突破，产品创新性强。该产品抗熔焊性和抗烧蚀性好、耐压强度高、触头电气寿命提高20%、机械寿命与触头耐磨性能均有提高。不但可降低产品生产成本，而且减少了下游企业的焊接成本，同时，对于实现节能环保、低碳经济具有重要的社会效益。

Description

一种大功率复合电气接插件及其加工工艺
技术领域
本发明涉及电气触头材料领域，具体涉及一种大功率复合电气接插件及其加工工艺。
背景技术
在真空断路器中，对触头材料提出了多个方面的要求，主要有三个方面：高的电流断路特性(电流分断能力)，电流断续特性(截流值)和高载流牲性(导电性)。
目前用于真空断路器的材料主要银碳化钨材料，铜铋合金，铜钨合金及铜铬合金。几种材料各有优缺点，银碳化钨材料使用贵金属银作导体材料，价格太昂贵；铜铋合金具有优良的，但电流分断能力不理想；铜钨合金虽然具好优良的分断能力及导电力，电流断续特性(截流值)不理想，且由于采取熔渗工艺，容易出现铜聚集；铜铬合金材料潜力大，但现在铬材料中杂质控制较难和触头材料气体含量高，造成材料性能分散性高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种大功率复合电气接插件及其加工工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种大功率复合电气接插件及其加工工艺，由以下重量份的原料制备而成：
铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份、铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份、导热填料5～10份。
进一步地，所述铁合合金为硅、锰、铬、钒、钛、钨、钼中任意四种。
进一步地，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅按质量比2:2:1:1:1。
进一步地，，包括如下步骤：
S1称取铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份；首先选择铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份分别通过目筛在3～6μm之间按比例进行混合，再称取加入铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份混合物，铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％；
　S2对混合后的原料粉在高温下进行热处理2～4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；
　　S3对第二次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；
　　S4对第三次压制成型后进行破碎，再次高温下进行热处理2～5小时，并在6～9吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再高温下进行预烧处理1～2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；
　　S5最后将准备好的铁合合金5～10份、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.28％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。
进一步地，所述热处理的温度为600～750℃，时间为2～4h。
进一步地，所述预烧的温度为1100-1200℃。
本发明采用双层复合烧结技术，生产出了全新的铜钨铁复合触头材料，在传统铜基复合触头材料制备方面有重大突破，产品创新性强。该产品抗熔焊性和抗烧蚀性好、耐压强度高、触头电气寿命提高20%、机械寿命与触头耐磨性能均有提高。不但可降低产品生产成本，而且减少了下游企业的焊接成本，同时，对于实现节能环保、低碳经济具有重要的社会效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明由以下重量份的原料制备而成：
铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份、铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份、导热填料5～10份。
所述铁合合金为硅、锰、铬、钒、钛、钨、钼中任意四种。
所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅按质量比2:2:1:1:1。
一种大功率复合电气接插件及其加工工艺，包括如下步骤：
S1称取铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份；首先选择铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份分别通过目筛在3～6μm之间按比例进行混合，再称取加入铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份混合物，铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％；
　S2对混合后的原料粉在高温下进行热处理2～4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；
　　S3对第二次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；
　　S4对第三次压制成型后进行破碎，再次高温下进行热处理2～5小时，并在6～9吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再高温下进行预烧处理1～2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；
　　S5最后将准备好的铁合合金5～10份、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.28％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。
所述热处理的温度为600～750℃，时间为2～4h。
所述预烧的温度为1100-1200℃。
实施例1：
S1称取铜粉30份、碳化钨40份、钨粉末颗粒35份；首先选择铜粉30份、碳化钨40份、钨粉末颗粒35份分别通过目筛在3～6μm之间按比例进行混合，再称取加入铁合合金10份、铝4份、铬5.2份、锌60份混合物，铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％；
　S2对混合后的原料粉在高温下进行热处理2～4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；
　　S3对第二次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；
　　S4对第三次压制成型后进行破碎，再次高温下进行热处理2～5小时，并在6～9吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再高温下进行预烧处理1～2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；
S5最后将准备好的铁合合金5份、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.28％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。
实施例2：
S1称取铜粉20份、碳化钨10份、钨粉末颗粒25份；首先选择铜粉20份、碳化钨10份、钨粉末颗粒25份分别通过目筛在3～6μm之间按比例进行混合，再称取加入铁合合金5份、铝2份、铬2.1份、锌35份混合物，铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％；
　S2对混合后的原料粉在高温下进行热处理2～4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；
　　S3对第二次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；
　　S4对第三次压制成型后进行破碎，再次高温下进行热处理2～5小时，并在6～9吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再高温下进行预烧处理1～2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；
S5最后将准备好的铁合合金10份、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.28％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。
实施例3：
S1称取铜粉25份、碳化钨10份、钨粉末颗粒35份；首先选择铜粉25份、碳化钨10份、钨粉末颗粒35份分别通过目筛在3～6μm之间按比例进行混合，再称取加入铁合合金5份、铝2份、铬2.1份、锌60份混合物，铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％；
　S2对混合后的原料粉在高温下进行热处理2～4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；
　　S3对第二次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；
　　S4对第三次压制成型后进行破碎，再次高温下进行热处理2～5小时，并在6～9吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再高温下进行预烧处理1～2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；
S5最后将准备好的铁合合金8份、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.28％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。
大功率复合电气接插件的优势：
1、该电触头材料由于采用铁合合金为基材，具有硬度高、耐磨损性好的特点。
2、由于材料采用铜材料，使制作的电气触头的电流分断能力、导电能力和电流断续特性等综合性能高得到提高；材料在使用寿命周期内，性能均匀性高。
3、采用该触头材料简化电器开关结构，消除了开关中弹簧的分散性，大幅度提高部件的可靠性。
4、由于采用价格低廉的铜、铁合为原材料，大幅度降低了电气触头材料的成本。
5、通过创新的制粒工艺以及对工艺参数的精心选择控制了材料中钨/碳化钨颗粒之间的距离，解决材料成型困难及熔渗困难的问题，在整个烧结过程中无需加助烧剂。
6、通过创新的工艺确保材料生产时铜完全渗入坯体中，生产出孔隙率小于0.28％的电触头材料。
大功率硬质铜钨铁复合电触头加工工艺注意事项：
　　1、所述热处理在600～750℃温度下进行2～4小时。
　　2、所述压制的压力为4.5～8.5吨/平方厘米。
　　3、所述预烧的温度1100～1200℃，预烧时间为1～2小时。
　　4、所述铜粉过400目筛，碳化钨和钨的粉末颗粒在3～6μm之间。
　　5、所述铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大功率硬质铜钨铁复合电触头，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份、铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份、导热填料5～10份。
2.根据权利要求1所述的一种大功率硬质铜钨铁复合电触头，其特征在于，所述铁合合金为硅、锰、铬、钒、钛、钨、钼中任意四种。
3.根据权利要求1所述的一种大功率硬质铜钨铁复合电触头，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅按质量比2:2:1:1:1。
4.一种大功率复合电气接插件及其加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1称取铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份；首先选择铜粉20～30份、碳化钨10～40份、钨粉末颗粒25～35份分别通过目筛在3～6μm之间按比例进行混合，再称取加入铁合合金5～10份、铝2～4份、铬2.1～5.2份、锌35～60份混合物，铜粉重量在所述混合粉中的含量为10～22％；
　S2对混合后的原料粉在高温下进行热处理2～4小时，并在4.5～8.5吨/平方厘米的压力下压制成型，对第一次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第二次进行压制；
　　S3对第二次压制成型后进行破碎，再次在高温下进行热处理2～5小时，并在4.6～6.8吨/平方厘米的压力下第三次进行压制；
　　S4对第三次压制成型后进行破碎，再次高温下进行热处理2～5小时，并在6～9吨/平方厘米的压力下第四次进行压制；再高温下进行预烧处理1～2小时得到铜钨合金坯料；确保坯体经预烧后，铜与碳化钨和钨颗粒已经处于良好的浸润状态下，对后续的浸烧起一个极好的诱导作用；
　　S5最后将准备好的铁合合金5～10份、纯铜与预烧后的坯料进行一同烧结、熔渗就得孔隙率小于0.28％的大功率硬质铜钨铁复合电触头材料。
5.根据权利要求4所述的一种大功率复合电气接插件及其加工工艺，其特征在于，所述热处理的温度为600～750℃，时间为2～4h。
6.根据权利要求4所述的一种大功率复合电气接插件及其加工工艺，其特征在于，所述预烧的温度为1100-1200℃。
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